CC BY
10
УДК 628.161.2
Кутафина Ю.О., Зайцева Я.В., Почиталкина И.А., Фролова Е.А, Петропавловский И.А.
АНАЛИЗ ПРОЦЕССА НАКОПЛЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ В РЕЦИРКУЛЯЦИОННОМ РАСТВОРЕ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ МОНОКАЛЬЦИЙФОСФАТА
Кутафина Юлия Олеговна, магистр кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических процессов РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.
Зайцева Яна Владимировна, магистр кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических процессов РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.
Почиталкина Ирина Александровна, доцент кафедры технологий неорганических веществ и электрохимических процессов РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва, e-mail: pochitalkina@list.ru; Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20
Фролова Елена Алексеевна, научный сотрудник ИОНХ им. Н.С.Курнакова РАН, Россия, Москва. Петропавловский Игорь Александрович, профессор кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических процессов РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.
Выполнен химический анализ рециркуляционногораствора, полученного в результате солянофосфорнокислотного разложения полпинского фосфорита и определено содержание катионов после каждого цикла разложения. Проведена количественная оценка процесса накопления примесей. Ключевые слова: фосфорит, кислотное разложение, оборотный раствор, маточный раствор, содержание примесей
ANALYSIS OF THE PROCESS OF ACCUMULATION OF IMPURITIES IN A RECYCULATION SOLUTION AT THE PRODUCTION OF MONOCALENTS OF PHOSPHATE
Kutafina J.O., Zaytseva Y.V., Pochitalkina I.A.., Frolova E.A., Petropavlovsky I.A. D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences (IGIC RAS) Russia,Moscow
Сhemical analysis of the recirculation solution resulting from the hydrochlorophosphoric acid decomposition of Polpinphosphorite was made and the cation content was determined after each decomposition cycle. The process of accumulation of impurities is quantitatively evaluated.
Keywords: phosphorite, acid decomposition, circulating solution, mother liquor, content of impurities
Производимые фосфорсодержащие
удобрения малодоступны отечественным
сельскозяйственным потребителям из-за высокой цены апатитового концентрата Кольского полуострова, в связи с чем в подавляющем большинстве случаев в почвах на территории РФ сформировался острый дефицит по фосфору. Актуальность расширения фосфатной базы за счет фосфоритов среднерусской платформы, например, Полпинского месторождения, и вовлечения их в кислотную переработку обусловлена
необходимостью получения дешевых доступных фосфорсодержащих продуктов.
В настоящее время фосфориты ряда месторождений после механической обработки используются в виде фосфоритной муки -низкосортного удобрения [1]. Дробленый и измельченный фосфорит Полпинского
месторождения представляет собой полидисперсный продукт с размером частиц 0.071 - 2.0 мм, содержащий фосфатное вещество в виде гидроксикарбонатапатита. Сопутствующие примеси: а-кварц и глинистые минералы, как было показано
ранее [2, 3], равномерно распределены по восьми выделенным фракциям.
Всесторонние исследования полпинского фосфорита (ПФ) показали, что благодаря примесям карбонатов, сырье отличается высокой реакционной способностью [4]. Пористая структура минерала обеспечивает беспрепятственное взаимодействие с кислотой и отток продуктов реакции из пор, в связи с чем, для осуществления кислотной переработки не требуется тонкое измельчение фосфорита [5]. В работах [6, 7] показана принципиальная возможность переработки полпинской фосфоритной муки с содержанием 15,3 % Р2О5 на монокальцийфосфат (МКФ) по рециркуляционной схеме, согласно которой исходное фосфатное сырьенаправлялось на стадию предварительного разложения в форреактор, при отношении фосфорит: оборотный раствор равным 1:2. В течение трех минут происходила декарбонизация сырья, после чего пастообразная масса перемещалась в реактор на стадию основного разложения и кристаллизации МКФ при температуре 40оС. Продолжительность процесса разложения составляла 90 мин.
Полученная суспензия
собразовавшимсямонокальцийфосфатом поступала на стадию фильтрования и отмывки осажденного продукта от маточного раствора. Влажный продукт направлялся на сушку, а раствор рециркуляции после введения в него добавки хлористого кальция, приводящего к образованию в растворе соляной кислоты и повышению его активности, возвращался в процесс:
CaCl2 + H3PO4 + (n-1)Ca(H2PÜ4)2 ^ HCl + nCa^PO^.
Использование в процессе ортофосфорной кислоты способствовало увеличению содержания целевого компонента в готовом продукте и получению обогащенного суперфосфата.
После каждого цикла изматочного раствора методом осаждения последовательно выделяли и определяли катионы Fe3+, Л13+,М§2+и Са2+. Результаты исследования процесса накопления примесей полуторных оксидов в рециркуляционном растворе при получении МКФ представлены в таблице 1.
Таблица 1. Накопление примесей полуторных оксидов в
Количество циклов Концентрация определяемых компонентов, % масс
Fe2Ü3 AI2O3
1 0,00 0,00
2 0,17 0,13
3 0,23 0,16
4 0,24 0,17
Растворимость 3,29 3,80
Коэффициент разложения фосфорита в процессе с рециклом (1-4) составлял в среднем 97,3%. Незначительное накопление железа и алюминия в растворе рециркуляции объясняется тем, что большая их часть переходит в продукт в виде FePO4 и А1Р04. Нерастворимый остаток ^Ю2) полностью переходит в продукт. В результате
многократной рециркуляции раствора в нем вероятно накопление примесей М§2+, что потребует частичного выведения из цикла маточного раствора и его последующей нейтрализации (например, СаС03) с получением продукта типа преципитат.
Список литературы
1. Петропавловский И.А., Почиталкина И.А., Киселев В.Г., Кондаков Д.Ф., Свешникова Л.Б. // Химическая промышленность сегодня. 2012, №4. С. 5-8.
2. Яхонтова Е. Л., Петропавловский И. А. и др. // Кислотные методы переработки фосфатного сырья. М.: Химия, 1988.
3. Ангелов А. И., Коршунов В. В., Левин Б. В. Перспективы вовлечения низко-сортного фосфатного сырья в производство. / Труды НИИУИФ. М.: 2004, 400 с.
4. Сыромятников А. Л. Переработка магнийсодержащего фосфатного сырья на двойной суперфосфат рециркуляционным соляно-фосфорнокислотным методом: Дис. ... канд. техн. наук [05.07.01, защищена 1988] / МХТИ им. Д. И. Менделеева. М.: МХТИ им. Д. И. Менделеева, 1988, 160 с.
5. Окрушко Е.Ю., Почиталкина И.А., Петропавловский И.А. Кинетика азотнофосфорнокислотного разложения полпинского фосфорита. Успехи в химии и химической технологии. 2014. Т. 28. № 5 (154). С. 133-135.
6. Петропавловский И. А., Спиридонова И. А., Сыромятников А. Л. И др. Получение монокальцийфосфата из фосфата в условиях солянофосфорнокислотного рецикла. Труды МХТИ. 1987. Вып. 145, С. 99-105.
7. Петропавловский И. А., Спиридонова И. А., Сыромятников А. Л. И др. Получение МКФ из магнийсодержащих фосфатов в жидкофазном процессе с рециклом. // "Фосфаты-87": Тез.докл. Всесоюзн. Конфер.-Ташкент, 1987. Ч.3, С. 658.
